WAN-topologieën

Een netwerk bouwen dat niet alleen je eigen gebouw maar ook andere, zelfs aan de andere kant van het land of de wereld, omvat stelt nog iets andere vereisten dan je doorsnee LAN. Vandaar dat we spreken van een WAN.

Het verschil tussen een LAN (Local Area Network) en een WAN (Wide Area Network) zit hem natuurlijk voornamelijk in de schaal. De veel grotere schaal van een WAN stelt echter heel andere eisen aan de onderliggende topologie, architectuur en technologie dan bij een LAN gebruikelijk is. Omdat een LAN zich over een zeer beperkte oppervlakte uitstrekt (zoals een gebouw), kun je van eenzelfde netwerktopologie, -architectuur en -technologie gebruik maken. Bij een WAN moet je veel grotere afstanden overbruggen en dan is het vaak niet mogelijk om alles te doen met eenzelfde netwerk. We onderscheiden twee hoofdsoorten WAN’s: degene die van niemand zijn en degene die het bezit zijn van één bedrijf. Op dit moment is er van de eerste hoofdsoort maar één wereldwijd bekende WAN en dat is natuurlijk het internet. Bij de bedrijfseigen WAN’s hebben nog twee categorieën: degene die gebruik maken van een publiek netwerk en degene waarvan het hele netwerk in het bezit is van één bedrijf. Een heel eenvoudig voorbeeld van een bedrijfs-WAN dat gebruik maakt van een publiek netwerk is als dat bedrijf de netwerken van twee kantoren met elkaar verbindt via ISDN. ISDN is immers een publiek netwerk en zelf overigens een voorbeeld van een WAN volgens de X.25-specificatie. Eén ding is in elk geval duidelijk. Je kunt geen WAN construeren met behulp van een Ethernet of Token Ring netwerk. Dat zijn duidelijke LAN-technologieën en de ingebouwde beperking inzake kabellengte (hooguit enkele honderden meters) verhindert meteen dat je deze technologie kunt gebruiken op de veel grotere schaal van een WAN. In Amerika spreekt men overigens naast een WAN (waar men dan interregionale, intercontentale of zelfs globale netwerkverbindingen mee bedoelt) ook nog van een MAN (Metropolitan Area Network of stadsomvattend netwerk). In Amerika heeft zoiets zin omdat je daar steden hebt van ettelijke miljoenen inwoners, maar bij ons maken we dat onderscheid tussen MAN en WAN niet en noemen we alles wat groter is dan een LAN een WAN.

Verbindingen
Een van de grootste verschillen tussen een LAN en een WAN vind je in de manier waarop men omgaat met netwerkverbindingen. Een LAN is in principe een verbindingsloos netwerk en daarmee bedoelt men dat je geen verbinding moet opbouwen van zender naar ontvanger; het LAN veronderstelt dat er altijd een weg is tussen die twee en LAN-topologieën gaan er dan ook vanuit dat het netwerk maar moet zorgen dat de netwerkpakketten de bestemmeling bereiken. Vooral Ethernet demonstreert dat zoiets eigenlijk uitmondt in een complete chaos. Ethernet maakt immers gebruik van een systeem waarbij alle netwerkpakketten altijd over het hele netwerk verzonden worden. Dan komt zo’n netwerkpakket natuurlijk ook wel bij de bestemmeling aan. Het is echter een reusachtige verspilling van beschikbare bandbreedte. Als je op een veel grotere schaal werkt, kun je niet meer uitgaan van een verbindingsloos netwerk. Je moet dan inbouwen dat de zender een verbinding moet opbouwen naar de ontvanger en pas als die verbinding er is kan beginnen zijn data uit te wisselen. Zoiets heet dan een verbindingsgeöriënteerd netwerk. Het komt erop neer dat bij het opbouwen van de verbinding ook de te volgen route bekend is. Data wordt dus niet meer chaotisch over het hele netwerk verspreid, maar volgt een welbepaalde weg van zender naar ontvanger. Dat is veel efficiënter voor wat het bandbreedtegebruik betreft, maar het kost natuurlijk meer moeite op het niveau van de technologie omdat je wel eerst die verbinding moet opbouwen. Een heel ruw voorbeeld van een verbindingsgeöriënteerd netwerk is een verbinding die tussen twee computers opgebouwd wordt met behulp van modems of ISDN: er wordt immers eerst een verbinding opgebouwd en pas als die er is kunnen de twee systemen hun eigenlijke data gaan uitwisselen. Het grote voordeel van een verbindingsgeöriënteerd netwerk ten opzichte van een verbindingsloos netwerk zit in de netwerkbelasting. Bij een verbindingsloos netwerk stuurt de zender immers al zijn data het netwerk op en verwacht dan dat het netwerk al die data wel bij de bestemmeling zal krijgen. Bij een verbindingsgeöriënteerd netwerk stuurt de zender alleen een verbindingsaanvraag het netwerk op. Het netwerk zal dan voor hem een zo efficiënt mogelijke route tot bij de bestemmeling bepalen zonder dat datzelfde netwerk een hele hoop data moet gaan meesleuren. Pas als de route vast ligt samen met eventuele uitwijkmogelijkheden in geval van calamiteiten, zal de eigenlijke data op het netwerk losgelaten worden. Je begrijpt het al: een verbindingsgeöriënteerd netwerk is efficiënter, maar zal een hoger prijskaartje aan de netwerktechnologie kleven.

WAN-protocols
De eigenlijke netwerkprotocols voor een WAN zijn natuurlijk dezelfde als die voor een LAN: dingen zoals NetBIOS, TCP/IP en vele andere. Die moeten alleen ingekapseld worden in een bepaalde netwerktechnologie. Zoals Ethernet of Token Ring bij LAN’s. Bij WAN’s heeft men technologieën ontwikkeld die rekening houden met de noodzaak tot het opbouwen van verbindingen tussen zender en ontvanger. Zo kennen we X.25, Frame Relay, ATM, ISDN, FDDI en SONET. FDDI hebben we in het vorige deel al behandeld. Het was weliswaar een variant op een LAN-technologie (namelijk Token Ring), maar omdat we met behulp van de optische technologie meerdere kilometers konden bestrijken is FDDI uitstekend geschikt voor WAN-toepassingen. ATM (Asynchronous Transfer Mode) is een vrij recente technologie voor bandbreedtevereisten van meer dan 100 Mbit/s waarbij rekening gehouden is met allerlei moderne verzuchtingen zoals ingebouwde virtuele netwerken en LAN-emulatie en nog meer fraais. We komen daar uitgebreider op terug in een later deel van deze serie. X.25 is een wat oudere verbindingsgeöriënteerde technologie die ook als basis diende voor het ISDN-netwerk. In beide gevallen was het de bedoeling om twee onderling al dan niet compatibele netwerken met elkaar te verbinden over een relayeersysteem, alleen kun je bij X.25 het relayeersysteem kiezen terwijl dat bij ISDN vastligt. X.25 werd overigens overgenomen door het ITU en volgt in zijn protocollay-out nauw het OSI-model (zie deel 2 van deze serie). Leuk om te weten: X.25 werd oorspronkelijk ontworpen om analoge data zoals spraak te kunnen versassen binnen een netwerktopologie. Ook Frame Relay is gebaseerd op X.25, maar dan niet voor analoge data maar voor puur digitale. Bijgevolg houdt Frame Relay zich in tegenstelling tot X.25 niet bezig met zaken zoals foutencorrectie. Als Frame Relay (of afgekort FR) al een fout detecteert in een netwerkpakket of ‘frame’ gooit hij dat gewoon weg. Wat FR betreft is het een zaak van zender en ontvanger om fouten te corrigeren. Dat lijkt nogal cru, maar vergeet niet dat bij puur digitale data fouten per definitie veel minder voorkomen dan bij data van analoge oorsprong. FR werd ontworpen als een erg kostenvriendelijke manier om netwerkdata met inherente onderbrekingen (dit heet ook wel ‘burst traffic’ in het Engels of pulsverkeer in het Nederlands) tussen twee eindpunten uit te wisselen. Een typisch voorbeeld van pulserende netwerkdata is gedigitaliseerde spraak. De kostenvriendelijkheid van FR zit in de creatie van een zogenaamd permanent virtueel circuit of PVC. Zender en ontvanger zien zoiets als een permanente huurlijn tussen hen in, maar in werkelijkheid breekt FR verbindingen af en bouwt ze weer op zodra nodig, zodat de gebruikers niet moeten betalen voor het gebruik van de volledige bandbreedte gedurende de hele tijd. FR wordt tegenwoordig heel vaak gebruikt als een routeerprotocol tussen twee netwerksystemen die onderling grof van werksnelheid verschillen, zoals ISDN (typisch tussen 64 kbit/s en 2 Mbit/s) en ATM (meer dan 100 Mbit/s en vaak tussen 155 en 628 Mbit/s). SONET (Synchronous Optical Network) is de ANSI-standaard voor de synchrone transmissie van data via optische weg. Met synchroon bedoelen we dat het even snel kan in zend- als in ontvangstrichting, terwijl bij asynchrone transmissie die snelheden verschillend kunnen zijn. SONET wordt vooral in Amerika toegepast, bij ons is het nooit echt doorgebroken.